【汽車輕量化在線】隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和環(huán)保壓力的增大，汽車廠對(duì)于汽車輕量化的要求日益提高，對(duì)于傳統(tǒng)汽車，輕量化能明顯減少燃油消耗；對(duì)于電動(dòng)車來說，輕量化能有助于提高電池續(xù)航里程；另外，底盤輕量化也提高了其他方面的整車性能?！ ?/p>
控制臂也叫擺臂，是汽車底盤系統(tǒng)的重要零件，它的綜合力學(xué)性能對(duì)車輛的安全、操穩(wěn)等性能起著至關(guān)重要的作用。早期的控制臂多采用鑄鐵、鑄鋼或鋼板沖壓焊接制成，伴隨著材料加工技術(shù)的提高，鍛造汽車用鋁合金控制臂正逐步替代鋼制控制臂，并在國內(nèi)外中高檔車實(shí)現(xiàn)批量應(yīng)用，如日系軒逸、逍客、奇駿，韓系朗動(dòng)，美系愛維歐、嘉年華，歐系的速騰、帕薩特等。鍛造汽車用鋁合金控制臂的開發(fā)流程大致為材料的選型、CAD&CAE結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析，鍛坯及模具設(shè)計(jì)，鍛造工藝制定，零件組織、性能評(píng)價(jià)，臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證。
材料的選型
目前鍛造汽車用鋁合金控制臂的材料多為6061和6082鋁合金，鍛坯的來源有擠壓棒材、半連續(xù)鑄造棒材、半連續(xù)鑄造異形錠，對(duì)于擠壓棒材，需要經(jīng)過切斷、輥鍛彎曲、預(yù)鍛、終鍛、熱處理等工序；對(duì)于半連續(xù)鑄造包材，在切斷前需要經(jīng)過均勻化處理；異形錠是指用半連續(xù)鑄造的方式直接制備出錠坯形狀與終端控制臂鍛造產(chǎn)品外形接近的近終形汽車用鋁合金鍛坯，錠坯經(jīng)切片后直接鍛造成型。異形錠相對(duì)于圓棒而言，工序大為縮短，但鑄造質(zhì)量控制更難一些。
CAD&CAE結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析
首先要構(gòu)建懸架多體模型，通過多體動(dòng)力學(xué)載荷分解得到相關(guān)硬點(diǎn)的載荷輸入，然后通過對(duì)汽車用鋁合金控制臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)優(yōu)化(拓?fù)鋬?yōu)化等)以及CAE驗(yàn)證(強(qiáng)度，模態(tài)，疲勞等)，完成滿足結(jié)構(gòu)和性能要求的鋁合金控制臂設(shè)計(jì)。如下圖所示，設(shè)計(jì)的汽車用鋁合金控制臂相對(duì)于鋼制件輕量化效果達(dá)到36.8%，減重1.2Kg。
鍛坯及模具設(shè)計(jì)
對(duì)于擠壓棒材，根據(jù)最終成型零件尺寸和體積，經(jīng)過鍛造模擬，確定所需擠壓棒材的直徑和切斷長度，然后需要經(jīng)過加熱，輥鍛，彎曲等工序制坯；對(duì)于異形錠，結(jié)合鑄造工藝和鍛造模擬，設(shè)計(jì)需要的異形錠形狀，確定異形錠的切片厚度，如下圖。根據(jù)最終零件的形狀，設(shè)計(jì)鍛造模具，有時(shí)如果零件過于復(fù)雜，一次鍛壓難以成型，或者成型后有缺陷,這時(shí)候就需要增加一次預(yù)鍛，保證成型的無缺陷。
鍛造工藝的制定
鍛造工藝包括坯料鍛造時(shí)的溫度，模具溫度，鍛造完成后的熱處理工藝，坯料溫度過高容易引起過燒，坯料溫度過低，變形阻力過大，鍛造充型困難，所以鍛造的坯料溫度要處于一個(gè)合適范圍，鍛造完成后要進(jìn)行固溶和時(shí)效處理，固溶溫度和時(shí)長的選擇是保證可溶解的強(qiáng)化相盡可能的溶解到基體中而沒有過燒現(xiàn)象為前提，時(shí)效的溫度和時(shí)長的選擇是以強(qiáng)化相能均勻細(xì)小的析出而不會(huì)粗化，達(dá)到較好的強(qiáng)化效果為前提。
零件組織、性能評(píng)價(jià)
熱處理過后的零件要進(jìn)行低倍，高倍，硬度和力學(xué)性能檢測。低倍主要是看零件的晶粒異常長大情況，就是我們常說的粗晶，如下圖，粗晶對(duì)零件的力學(xué)性能有著負(fù)面的影響，要對(duì)粗晶環(huán)尺寸或粗晶率進(jìn)行控制。
高倍主要是看一些析出相的大小和分布情況，以及組織是否過燒，如下圖。并在零件的不同部位取拉伸式樣進(jìn)行力學(xué)性能測試，對(duì)力學(xué)性能結(jié)果是否滿足要求進(jìn)行評(píng)價(jià)。
臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證
為了驗(yàn)證汽車用鋁合金控制臂的可靠性，要進(jìn)行單體和系統(tǒng)級(jí)臺(tái)架試驗(yàn)，通過零件能承受的特定載荷的循環(huán)次數(shù)來判定零件是否能達(dá)使用要求。
